拱肋合攏方法與基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的拱肋合攏控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種拱肋合攏方法與基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的拱肋合攏控制方法，所述拱肋合攏方法包括了如下步驟：S10：制造拱肋的五個(gè)節(jié)段；S20：將所述兩個(gè)半拱段分別通過(guò)兩個(gè)拱腳合攏段與外部結(jié)構(gòu)鉸接，再通過(guò)提升設(shè)備豎轉(zhuǎn)提升所述兩個(gè)半拱段到預(yù)設(shè)位置；S30：將所述兩個(gè)半拱段通過(guò)所述拱頂合攏段鉸接，從而使得兩個(gè)半拱段、兩個(gè)拱腳合攏段和一個(gè)拱頂合攏段形成三鉸拱；該拱肋合攏控制方法包括了拱肋無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制過(guò)程與拱肋無(wú)應(yīng)力曲率控制過(guò)程。本發(fā)明創(chuàng)造性的提出了采用三鉸拱的體系轉(zhuǎn)換方法，在此認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還創(chuàng)造性地將無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法應(yīng)用在拱肋合攏控制中成功降低了拱肋的施工難度，提高了施工的安全度。
【專利說(shuō)明】拱肋合攏方法與基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的拱肋合攏控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種拱肋合攏方法與基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的拱肋合攏控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在大跨度拱橋施工中合攏與體系轉(zhuǎn)換是拱肋安裝的關(guān)鍵步驟，但傳統(tǒng)的體系轉(zhuǎn)換與合攏方法已不能滿足拱肋安裝的需要。拱結(jié)構(gòu)在建成后是以軸向受壓為主的壓彎構(gòu)件，但在拱形成前，拱肋的受力狀態(tài)與施工方法密切相關(guān)。目前拱肋的合攏與體系轉(zhuǎn)換方法主要有以下兩種:直接合攏法與兩鉸拱一無(wú)鉸拱轉(zhuǎn)換法。
[0003]直接合攏法主要用于少支架施工的拱肋，拱肋分段吊裝于支架上后直接焊接各個(gè)節(jié)段，拆除支架后拱肋節(jié)段由簡(jiǎn)支狀態(tài)轉(zhuǎn)換到拱狀態(tài)。此時(shí)拱肋的力學(xué)狀態(tài)中包含了簡(jiǎn)支拱肋節(jié)段的力學(xué)狀態(tài)，只有在節(jié)段長(zhǎng)度不大時(shí)才能使用，由于應(yīng)力與跨度的平方成正比，位移與跨度的四次方成正比，因此直接焊接合攏法只適合于長(zhǎng)度較小的拱肋節(jié)段的合攏，并不適合分段較大的拱肋。
[0004]兩鉸拱一無(wú)鉸拱轉(zhuǎn)換法主要用于豎轉(zhuǎn)施工和斜拉扣掛施工的拱橋，通過(guò)臨時(shí)合攏裝置和扣索來(lái)調(diào)整拱肋內(nèi)力及線形，達(dá)到要求后焊接拱頂合攏段形成兩鉸拱，最后封拱腳形成成無(wú)鉸拱。該方法實(shí)施的前提是合攏前后拱肋的力學(xué)狀態(tài)比較接近，例如在傳統(tǒng)的豎轉(zhuǎn)施工中，扣索的水平力很大，扣索可視作另一半拱的約束作用，拱肋除自重外主要承受軸向壓力作用，因此拱肋具有“拱”的作用，合攏前后拱肋的力學(xué)狀態(tài)比較接近，從而大大簡(jiǎn)化了拱肋的合攏與體系轉(zhuǎn)換難度。
[0005]但如果拱肋合攏前后的力學(xué)狀態(tài)相差較大，則不能直接安裝合攏段，必須先采取措施對(duì)成拱前的力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。例如在佛山東平大橋和東平湖大橋的豎轉(zhuǎn)提升過(guò)程中，拱肋提升到位后扣索處于豎直狀態(tài)，扣索的伸長(zhǎng)或縮短只會(huì)帶來(lái)拱肋的剛體轉(zhuǎn)動(dòng)而對(duì)拱肋的力學(xué)狀態(tài)幾乎沒有影響，為實(shí)現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換，在拱肋1/8處設(shè)置了臨時(shí)支架，利用臨時(shí)支架提供的豎向反力來(lái)調(diào)整拱肋線形與內(nèi)力，然后再焊接拱頂合攏段形成兩鉸拱，該方法實(shí)際上是沿用了原有的傳統(tǒng)豎轉(zhuǎn)法的體系轉(zhuǎn)換理念。利用外力調(diào)整拱肋力學(xué)狀態(tài)的方法，既增添了施工的復(fù)雜性，又增加了施工費(fèi)用，因此有必要建立一種與豎轉(zhuǎn)提升工藝相適應(yīng)的體系轉(zhuǎn)換方法。
[0006]同時(shí)，考慮到大跨度拱肋分段安裝的復(fù)雜性，為確保合攏后拱肋的力學(xué)狀態(tài)符合要求，需要對(duì)拱肋的安裝過(guò)程進(jìn)行模擬分析，根據(jù)數(shù)值計(jì)算的結(jié)果和實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)拱肋施工過(guò)程進(jìn)行控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種與豎轉(zhuǎn)提升工藝相適應(yīng)的體系轉(zhuǎn)換方法，以克服直接合攏法和兩鉸拱一無(wú)鉸拱轉(zhuǎn)換法的局限性。
[0008]為了解決這一技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種拱肋合攏方法，采用了豎轉(zhuǎn)提升的施工工藝，包括了如下步驟:
[0009]S10:制造拱肋的五個(gè)節(jié)段，分別為兩個(gè)半拱段、兩個(gè)拱腳合攏段和一個(gè)拱頂合攏段；
[0010]S20:將所述兩個(gè)半拱段分別通過(guò)兩個(gè)拱腳合攏段與外部結(jié)構(gòu)鉸接，再通過(guò)提升設(shè)備豎轉(zhuǎn)提升所述兩個(gè)半拱段到預(yù)設(shè)位置；
[0011]S30:將所述兩個(gè)半拱段通過(guò)所述拱頂合攏段鉸接，從而使得兩個(gè)半拱段、兩個(gè)拱腳合攏段和一個(gè)拱頂合攏段形成三鉸拱；
[0012]S40:進(jìn)行封拱腳和所述拱頂合攏段的焊接，從而形成無(wú)鉸拱結(jié)構(gòu)。
[0013]在該拱肋合攏方法的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供了一種基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的拱肋合攏控制方法，在本發(fā)明提供的拱肋合攏方法中使用，包括了拱肋無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制過(guò)程與拱肋無(wú)應(yīng)力曲率控制過(guò)程；
[0014]所述拱肋無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制過(guò)程包括:
[0015]在步驟SlO中，制造所述拱肋的五個(gè)節(jié)段時(shí)在工廠內(nèi)進(jìn)行無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下的試拼裝，根據(jù)試拼裝結(jié)果，確定鉸接兩個(gè)半拱段的銷軸的具體位置并進(jìn)行標(biāo)記；在步驟S30中，先調(diào)整兩個(gè)半拱段鉸接的位置，再水平插入所述銷軸，使得所述銷軸位于標(biāo)記位置處，從而固定所述兩個(gè)半拱段的鉸接位置，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度的調(diào)整控制；
[0016]所述拱肋無(wú)應(yīng)力曲率控制過(guò)程包括:
[0017]在所述步驟S30后，所述在合攏段處的拱肋截面下緣設(shè)置千斤頂，從而使得通過(guò)千斤頂頂推所施加的彎矩強(qiáng)迫拱肋端面繞所述銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，直到轉(zhuǎn)動(dòng)后合攏段的無(wú)應(yīng)力曲率滿足要求為止，轉(zhuǎn)動(dòng)完成后，實(shí)施步驟S40，完成步驟S40后，拆除所述千斤頂，最終實(shí)現(xiàn)了無(wú)應(yīng)力曲率的調(diào)整控制。
[0018]進(jìn)行所述拱肋無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制過(guò)程時(shí)，在所述步驟S30中、插入所述銷軸前，還根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的情況得出無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度的差值，進(jìn)而得到銷軸的新的具體位置，并進(jìn)行重新標(biāo)記，然后再插入所述銷軸，使得所述銷軸位于新的標(biāo)記位置處，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度的調(diào)整控制。
[0019]所述拱頂合攏段采用一種鉸合攏裝置，所述鉸合攏裝置包括分別連接所述兩個(gè)半拱段的陽(yáng)頭耳板和陰頭耳板，所述陽(yáng)頭耳板具有圓形通孔，所述陰頭耳板具有長(zhǎng)腰形通孔，插入所述銷軸后，所述銷軸穿過(guò)所述圓形通孔和長(zhǎng)腰形通孔，且通過(guò)沿所述長(zhǎng)腰形通孔做相對(duì)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)所述拱頂合攏段的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度調(diào)整，并最終通過(guò)在所述陽(yáng)頭耳板或者陰頭耳板上設(shè)置不同厚度的墊塊實(shí)現(xiàn)所述銷軸位置的固定。
[0020]在所述步驟S20中，所述提升設(shè)備通過(guò)固定連接于所述兩個(gè)半拱段的扣索豎轉(zhuǎn)提升所述兩個(gè)半拱段到預(yù)設(shè)位置；進(jìn)行所述拱肋無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制過(guò)程時(shí)，在所述步驟S30中，通過(guò)扣索的伸縮實(shí)現(xiàn)兩個(gè)半拱段鉸接位置的調(diào)節(jié)
[0021]進(jìn)行所述拱肋無(wú)應(yīng)力曲率控制過(guò)程時(shí)，在所述步驟S30后，直至步驟S40結(jié)束，所述兩個(gè)半拱段的無(wú)應(yīng)力曲率在安裝過(guò)程中不變。
[0022]進(jìn)行所述拱肋無(wú)應(yīng)力曲率控制過(guò)程時(shí)，在所述步驟S30后，對(duì)比拱肋在測(cè)得的三鉸拱與理論的無(wú)鉸拱兩個(gè)力學(xué)狀態(tài)下兩個(gè)拱腳合攏段和一個(gè)拱頂合攏段處的彎矩值，得到與三個(gè)合攏段無(wú)應(yīng)力曲率相對(duì)應(yīng)的頂推彎矩值，進(jìn)而選擇與該頂推彎矩值相對(duì)應(yīng)的所述千斤頂。[0023]所選擇的千斤頂?shù)耐屏εc頂推彎矩值滿足以下關(guān)系:
[0024]F=M/h
[0025]其中，F(xiàn)表示千斤頂?shù)耐屏?；M表示頂推彎矩；h表示千斤頂?shù)戒N軸中心點(diǎn)的距離。
[0026]本發(fā)明創(chuàng)造性的提出了采用三鉸拱的體系轉(zhuǎn)換方法，具體來(lái)說(shuō)，提出了簡(jiǎn)支斜梁—三鉸拱一無(wú)鉸拱的新型體系轉(zhuǎn)換方法，在此認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明進(jìn)一步還提供了豎轉(zhuǎn)提升工藝下的拱肋合攏控制方法，其創(chuàng)造性地將無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法應(yīng)用在拱肋合攏控制中，包括了拱肋無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制過(guò)程與拱肋無(wú)應(yīng)力曲率控制過(guò)程，其具體實(shí)施成功降低了拱肋的施工難度，提高了施工的安全度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1a為均布荷載作用下三鉸拱的半拱模型示意圖；
[0028]圖1b為均布荷載彎矩示意圖；
[0029]圖1c為水平荷載彎矩示意圖；
[0030]圖1d為疊加后的拱肋彎矩示意圖；
[0031]圖2a為無(wú)應(yīng)力安裝下拱肋節(jié)段曲率示意圖；
[0032]圖2b為有應(yīng)力安裝下半拱段曲率示意圖；
[0033]圖2c為有應(yīng)力安裝下合攏段曲率示意圖；
[0034]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的拱肋合攏裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4為本發(fā)明提供的實(shí)施例一中拱肋無(wú)應(yīng)力曲率控制示意圖；
[0036]圖5為本發(fā)明提供的實(shí)施例二一孔跨越河道的下承式鋼管系桿拱橋的截面示意圖；
[0037]圖6a為本發(fā)明提供的實(shí)施例二預(yù)拼裝時(shí)的拱肋線形示意圖；
[0038]圖6b為本發(fā)明提供的實(shí)施例二拼裝好的后線形示意圖；
[0039]圖7為本發(fā)明提供的實(shí)施例二的拱肋應(yīng)力監(jiān)測(cè)布置示意圖；
[0040]圖8為本發(fā)明提供的實(shí)施例二的拱肋豎向位移監(jiān)測(cè)布置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]以下將結(jié)合圖1至圖8，通過(guò)兩個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種拱肋合攏方法與基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的拱肋合攏控制方法進(jìn)行詳細(xì)的描述，其為本發(fā)明兩可選的實(shí)施例，具體來(lái)說(shuō)，實(shí)施例1可以認(rèn)為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的闡述，實(shí)施例2為具體實(shí)施中結(jié)合具體數(shù)據(jù)的一具體實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在兩實(shí)施例的基礎(chǔ)上均可以在不改變本發(fā)明精神和內(nèi)容的范圍內(nèi)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行修改和潤(rùn)色。
[0042]實(shí)施例1
[0043]首先，需要闡明一下簡(jiǎn)支斜梁一三鉸拱一無(wú)鉸拱的新型體系轉(zhuǎn)換方法的作用，請(qǐng)參考圖1a至ld，其中，圖1a為均布荷載作用下三鉸拱的半拱模型示意圖；圖1b為均布荷載彎矩示意圖；圖1c為水平荷載彎矩示意圖。
[0044]參照?qǐng)Dla、lb以及l(fā)c，根據(jù)對(duì)稱性，在均布荷載作用下三鉸拱的力學(xué)狀態(tài)可取半拱來(lái)分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步把均布荷載q與水平力Fx對(duì)半拱產(chǎn)生的彎矩效應(yīng)分別分析，事實(shí)上圖1b即為簡(jiǎn)支斜梁的力學(xué)模型圖，因此三鉸拱的力學(xué)狀態(tài)可看做是簡(jiǎn)支斜梁力學(xué)狀態(tài)圖1b與拱頂作用有水平推力的力學(xué)模型圖1c的疊加，且水平力產(chǎn)生的彎矩與均布荷載產(chǎn)生的彎矩正好方向相反。
[0045]根據(jù)這一分析，可以考慮在簡(jiǎn)支斜梁力學(xué)狀態(tài)的基礎(chǔ)上對(duì)拱頂施加水平力，利用該水平力所產(chǎn)生的彎矩來(lái)抵消或者減少均布荷載q所產(chǎn)生的彎矩，而由圖1a可知該水平力即為一個(gè)半拱對(duì)另一個(gè)半拱所產(chǎn)生的相互推力。圖1d為疊加后的拱肋彎矩示意圖。
[0046]參照?qǐng)Dld，由上述分析兩個(gè)半拱間相互推力可使半拱節(jié)段由梁狀態(tài)變?yōu)楣盃顟B(tài)，從而省去了額外的附加措施。簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明正是旨在利用兩個(gè)半拱互相間的推力代替現(xiàn)有技術(shù)中利用臨時(shí)支架的支撐，從而保證了半拱的曲率和長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)不因荷載產(chǎn)生的彎矩而發(fā)生變化。
[0047]在以上描述的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供了一種拱肋合攏方法，采用了豎轉(zhuǎn)提升的施工工藝，包括了如下步驟:
[0048]S10:制造拱肋的五個(gè)節(jié)段，分別為兩個(gè)半拱段、兩個(gè)拱腳合攏段和一個(gè)拱頂合攏段；
[0049]S20:將所述兩個(gè)半拱段分別通過(guò)兩個(gè)拱腳合攏段與外部結(jié)構(gòu)鉸接，再通過(guò)提升設(shè)備豎轉(zhuǎn)提升所述兩個(gè)半拱段到預(yù)設(shè)位置；
[0050]S30:將所述兩個(gè)半拱段通過(guò)所述拱頂合攏段鉸接，從而使得兩個(gè)半拱段、兩個(gè)拱腳合攏段和一個(gè)拱頂合攏段形成三鉸拱；
[0051]S40:進(jìn)行封拱腳和所述拱頂合攏段的焊接，從而形成無(wú)鉸拱結(jié)構(gòu)。
[0052]為了進(jìn)一步地實(shí)施該拱肋合攏方法，本發(fā)明還提供了一種基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的拱肋合攏控制方法。
[0053]首先，對(duì)于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法這一控制技術(shù)，在現(xiàn)有技術(shù)中，其主要被應(yīng)用于拉索或者桁架結(jié)構(gòu)，這是由于拉索或桁架結(jié)構(gòu)主要是軸向受力構(gòu)件，因此可用無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度作為這類構(gòu)件施工控制的主要變量，而梁式結(jié)構(gòu)主要為受彎構(gòu)件，因此可用無(wú)應(yīng)力曲率作為施工控制的主要變量，但拱結(jié)構(gòu)卻不同，雖然通常情況下軸向力在拱結(jié)構(gòu)中占主要地位，但是對(duì)于大跨度拱橋而言，彎矩也是不可忽略的，即在用無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法進(jìn)行拱肋施工控制時(shí)需要確定兩個(gè)量:拱肋的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度與拱肋的無(wú)應(yīng)力曲率。
[0054]所以，本發(fā)明首次也在創(chuàng)造性思索的基礎(chǔ)上，將無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法引入到了拱結(jié)構(gòu)的施工中。對(duì)于拱肋而言無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度與軸力相對(duì)應(yīng),無(wú)應(yīng)力曲率與彎矩相對(duì)應(yīng),因此無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度與無(wú)應(yīng)力曲率最終決定了拱肋力學(xué)狀態(tài)中的兩個(gè)量:軸力與彎矩。因此對(duì)于拱肋而言只要最終的成橋結(jié)構(gòu)構(gòu)件單元的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度、無(wú)應(yīng)力曲率、外荷載和支承條件一定，則最終成橋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力狀態(tài)和位移狀態(tài)與結(jié)構(gòu)形成無(wú)關(guān)。這里的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度與無(wú)應(yīng)力曲率是指由拱肋安裝控制線形所確定的拱肋不受荷載時(shí)的拱軸線長(zhǎng)度和各點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲率，有應(yīng)力長(zhǎng)度與曲率即是與此安裝線形所對(duì)應(yīng)的，而不是拱肋的成橋狀態(tài)線形，三者的關(guān)系是:成橋狀態(tài)線形一拱肋安裝控制線一拱肋無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度和無(wú)應(yīng)力曲率。
[0055]進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，請(qǐng)參考圖2a至2c，圖2a為無(wú)應(yīng)力安裝下拱肋節(jié)段曲率示意圖；圖2b為有應(yīng)力安裝下半拱段曲率示意圖；圖2c為有應(yīng)力安裝下合攏段曲率示意圖。如果把拱肋視為由若干個(gè)節(jié)段組成的結(jié)構(gòu)，若每個(gè)節(jié)段的無(wú)應(yīng)力曲率與無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度已定，則整個(gè)拱肋的無(wú)應(yīng)力曲率和無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度也是確定的。參照如圖2a所示，對(duì)于豎轉(zhuǎn)提升施工的拱肋而言，一個(gè)完整的拱肋可視為5個(gè)節(jié)段組成，即兩個(gè)半拱段、兩個(gè)拱腳合攏段和一個(gè)拱頂合攏段。若這5個(gè)節(jié)段的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度和無(wú)應(yīng)力曲率是確定的，則整個(gè)拱肋的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度和無(wú)應(yīng)力曲率也是確定的。
[0056]這樣在由三鉸拱向無(wú)鉸拱進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換時(shí)，除了控制整個(gè)拱肋的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度外，還需控制三個(gè)合攏段的無(wú)應(yīng)力曲率。當(dāng)然，可根據(jù)拱肋節(jié)段的有應(yīng)力曲率的大小來(lái)決定是采用單控(只控制無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度)還是雙控(既控制無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度又控制無(wú)應(yīng)力曲率)。
[0057]具體而言，對(duì)于中小跨度的拱肋，拱軸線多采用二次拋物線，裸拱狀態(tài)下拱截面彎矩較小，三鉸拱與無(wú)鉸拱的力學(xué)狀態(tài)比較接近，采用無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法進(jìn)行控制時(shí)可實(shí)行單控:只控制無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度。雖然忽略了拱肋無(wú)應(yīng)力曲率的變化對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)狀態(tài)的影響，從理論上講這是一種近似的控制方法，但由于減少了控制的變化量而在實(shí)踐當(dāng)中大大簡(jiǎn)化了拱肋施工控制的難度，提高了拱肋的施工效率。對(duì)于大跨度拱肋，一般拱軸線采用懸鏈線，裸拱時(shí)三鉸拱的力學(xué)狀態(tài)與無(wú)鉸拱的力學(xué)狀態(tài)相差較大，那么采用無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法安裝時(shí)就不能忽略無(wú)應(yīng)力曲率的影響，施工控制時(shí)應(yīng)當(dāng)采用雙控:既要控制無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度又要控制無(wú)應(yīng)力曲率。
[0058]本實(shí)施例列舉了采用雙控下的控制方法，其為本發(fā)明力求保護(hù)的技術(shù)方案，即使在此基礎(chǔ)上做任何改進(jìn)，只要包含本技術(shù)方案的所有技術(shù)特征，都應(yīng)認(rèn)為其未脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0059]本實(shí)施例提供了一種基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的拱肋合攏控制方法，在之前所述的拱肋合攏方法中使用，包括了拱肋無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制過(guò)程與拱肋無(wú)應(yīng)力曲率控制過(guò)程；
[0060]所述拱肋無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制過(guò)程包括:
[0061]在步驟SlO中，制造所述拱肋的五個(gè)節(jié)段時(shí)在工廠內(nèi)進(jìn)行無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下的試拼裝，根據(jù)試拼裝結(jié)果，確定鉸接兩個(gè)半拱段的銷軸的具體位置并進(jìn)行標(biāo)記；在步驟S30中，先調(diào)整兩個(gè)半拱段鉸接的位置，再水平插入所述銷軸，使得所述銷軸位于標(biāo)記位置處，從而固定所述兩個(gè)半拱段的鉸接位置，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度的調(diào)整控制；
[0062]所述拱肋無(wú)應(yīng)力曲率控制過(guò)程包括:
[0063]請(qǐng)參考圖4，在所述步驟S30后，所述在合攏段處的拱肋截面下緣設(shè)置千斤頂31，從而使得通過(guò)千斤頂31頂推所施加的彎矩強(qiáng)迫拱肋端面繞所述銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，直到轉(zhuǎn)動(dòng)后合攏段的無(wú)應(yīng)力曲率滿足要求為止，轉(zhuǎn)動(dòng)完成后，實(shí)施步驟S40，完成步驟S40后，拆除所述千斤頂31，最終實(shí)現(xiàn)了無(wú)應(yīng)力曲率的調(diào)整控制。
[0064]除以上描述外，還可以對(duì)拱肋無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制過(guò)程與拱肋無(wú)應(yīng)力曲率控制過(guò)程進(jìn)行進(jìn)一步的限定，以完善本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0065]對(duì)于拱肋無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制過(guò)程:
[0066]在所述步驟S30中、插入所述銷軸前，還根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的情況得出無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度的差值，進(jìn)而得到銷軸的新的具體位置，并進(jìn)行重新標(biāo)記，然后再插入所述銷軸，使得所述銷軸位于新的標(biāo)記位置處，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度的調(diào)整控制；
[0067]請(qǐng)參考圖3，所述拱頂合攏段采用一種鉸合攏裝置，所述鉸合攏裝置包括分別連接所述兩個(gè)半拱段20a和20b的陽(yáng)頭耳板21和陰頭耳板22，所述陽(yáng)頭耳板21具有圓形通孔，所述陰頭耳板22具有長(zhǎng)腰形通孔，插入所述銷軸23后，所述銷軸23穿過(guò)所述圓形通孔和長(zhǎng)腰形通孔，且通過(guò)沿所述長(zhǎng)腰形通孔做相對(duì)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)所述拱頂合攏段的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度調(diào)整，并最終通過(guò)在所述陽(yáng)頭耳板21或者陰頭耳板22上設(shè)置不同厚度的墊塊24實(shí)現(xiàn)所述銷軸23位置的固定。具體來(lái)說(shuō)，在本實(shí)施例中，所述墊塊24設(shè)于陰頭耳板22上，墊塊24安裝后，兩端分別連接陽(yáng)頭耳板21和一側(cè)的半拱段20b，設(shè)置不同厚度的墊塊24用以傳遞軸力與剪力。此外，新、舊標(biāo)記均標(biāo)記于陽(yáng)頭耳板21或陰頭耳板22上。此類鉸合攏裝置在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)有專利進(jìn)行描述，可參見申請(qǐng)?zhí)枮镃N201020262271.1的實(shí)用新型專利進(jìn)行了解，故本實(shí)施例并不對(duì)其做更進(jìn)一步的描述；
[0068]在所述步驟S20中，所述提升設(shè)備通過(guò)固定連接于所述兩個(gè)半拱段的扣索豎轉(zhuǎn)提升所述兩個(gè)半拱段到預(yù)設(shè)位置；進(jìn)行所述拱肋無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制過(guò)程時(shí)，在所述步驟S30中，通過(guò)扣索的伸縮實(shí)現(xiàn)兩個(gè)半拱段鉸接位置的調(diào)節(jié)。
[0069]對(duì)于拱肋無(wú)應(yīng)力曲率控制過(guò)程:
[0070]在所述步驟S30后，直至步驟S40結(jié)束，所述兩個(gè)半拱段的無(wú)應(yīng)力曲率在安裝過(guò)程中不變；
[0071]在所述步驟S30后，對(duì)比拱肋在測(cè)得的三鉸拱與理論的無(wú)鉸拱兩個(gè)力學(xué)狀態(tài)下兩個(gè)拱腳合攏段和一個(gè)拱頂合攏段處的彎矩值，得到與三個(gè)合攏段無(wú)應(yīng)力曲率相對(duì)應(yīng)的頂推彎矩值，進(jìn)而選擇與該頂推彎矩值相對(duì)應(yīng)的所述千斤頂31。
[0072]所選擇的千斤頂31的推力與頂推彎矩值滿足以下關(guān)系:
[0073]F=M/h
[0074]其中，F(xiàn)表示千斤頂?shù)耐屏Γ籑表示頂推彎矩；h表示千斤頂?shù)戒N軸中心點(diǎn)的距離。
[0075]以280m跨度的拱橋?yàn)槔?，千斤頂所需的理論力為拱?467kN、拱腳2811kN，通過(guò)上述荷載的施加，再焊接合攏段后形成的無(wú)鉸拱的力學(xué)狀態(tài)與原無(wú)鉸拱的力學(xué)狀態(tài)基本一致，由此可見該橋通過(guò)拱腳各設(shè)置I個(gè)200噸千斤頂和拱頂設(shè)置一個(gè)300噸千斤頂即可實(shí)現(xiàn)拱肋無(wú)應(yīng)力曲率的控制。
[0076]根據(jù)圣維南原理，除合攏端面兩側(cè)拱肋在一倍拱高范圍內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)與無(wú)鉸拱狀態(tài)不同外，其他位置處拱肋的力學(xué)狀態(tài)應(yīng)當(dāng)與無(wú)鉸拱的力學(xué)狀態(tài)相同。
[0077]實(shí)施例二
[0078]圖5為本發(fā)明提供的實(shí)施例二一孔跨越河道的下承式鋼管系桿拱橋的截面示意圖。參照?qǐng)D5，拱橋計(jì)算跨徑為115m，矢高f=23m，矢跨比為1/5，拱肋41為啞鈴形鋼管斷面，拱肋總重量為560噸，采用先拱后梁施工。綜合考慮各種因素，拱肋41安裝采用豎轉(zhuǎn)提升法施工，即在橋面平臺(tái)上搭設(shè)臨時(shí)塔架42，利用豎轉(zhuǎn)提升技術(shù)完成拱肋的安裝。拱肋合攏與體系轉(zhuǎn)換采用簡(jiǎn)支斜梁一三鉸拱一無(wú)鉸拱轉(zhuǎn)換法，即拱肋提升到位后，成簡(jiǎn)支斜梁狀態(tài)，通過(guò)調(diào)整提升器43扣索的長(zhǎng)度，使得拱頂?shù)暮蠑n裝置滿足合攏要求，在既定位置插入銷軸后及時(shí)楔緊楔塊，完成拱頂?shù)呐R時(shí)合攏。然后緩慢放松兩側(cè)的扣索，使得拱肋由簡(jiǎn)支斜梁施工狀態(tài)轉(zhuǎn)換到三鉸拱狀態(tài)，然后再安裝合攏段形成無(wú)鉸拱。
[0079]由于本工程跨度較小，計(jì)算分析表明只控制拱肋的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度即可，拱肋合攏后的力學(xué)狀態(tài)即滿足設(shè)計(jì)要求，無(wú)需進(jìn)行無(wú)應(yīng)力曲率的調(diào)整，從而大大方便了施工實(shí)施。圖6a為本發(fā)明提供的實(shí)施例二預(yù)拼裝時(shí)的拱肋線形示意圖；圖6b為本發(fā)明提供的實(shí)施例二拼裝好的后線形示意圖。參照?qǐng)D6a以及圖6b，豎轉(zhuǎn)前經(jīng)對(duì)拼裝好后的拱肋反復(fù)測(cè)量，獲得其拼裝好的后線形后與預(yù)拼裝時(shí)的拱肋線形進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)由于焊接、安裝等因素兩個(gè)半拱拱肋的實(shí)際無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度較預(yù)定的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度分別短了 2.0lcm和1.56cm，為此對(duì)合攏銷軸的位置進(jìn)行了重新標(biāo)記，作為安裝控制的標(biāo)志。[0080]圖7為本發(fā)明提供的實(shí)施例二的拱肋應(yīng)力監(jiān)測(cè)布置示意圖。參照?qǐng)D7，拱肋的應(yīng)力監(jiān)測(cè)主要是為了驗(yàn)證拱肋合攏方法的正確性，因此實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)只需兩組:合攏前和合攏后，至于安全性監(jiān)測(cè)不再本次研究范圍內(nèi)，以下游拱肋為監(jiān)測(cè)對(duì)象，在拱腳、1/4跨中、拱頂處設(shè)置了 5個(gè)監(jiān)測(cè)斷面考慮到拱頂、拱腳處設(shè)置了銷軸，如果直接在其附近設(shè)置測(cè)點(diǎn)，那么會(huì)受到銷軸與拱肋間局部應(yīng)力的影響，為此根據(jù)圣維南原理，這三個(gè)點(diǎn)的具體布置位置偏離4m左右，以減少局部應(yīng)力的影響，應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置分別為A、B、C、D、E。
[0081]
【權(quán)利要求】
1.一種采用了豎轉(zhuǎn)提升的施工工藝的拱肋合攏方法，其特征在于:包括了如下步驟: SlO:制造拱肋的五個(gè)節(jié)段，分別為兩個(gè)半拱段、兩個(gè)拱腳合攏段(拱腳合攏段處分別設(shè)置豎轉(zhuǎn)鉸)和一個(gè)拱頂合攏段(設(shè)置有一個(gè)合攏鉸); S20:將所述兩個(gè)半拱段分別通過(guò)兩個(gè)拱腳豎轉(zhuǎn)鉸與外部結(jié)構(gòu)鉸接，再通過(guò)提升設(shè)備豎轉(zhuǎn)提升所述兩個(gè)半拱段到預(yù)設(shè)位置； S30:將所述兩個(gè)半拱段通過(guò)所述拱頂合攏鉸進(jìn)行鉸接，解除豎轉(zhuǎn)提升裝置從而使得兩個(gè)半拱段形成三鉸拱； S40:焊接拱腳合攏段和拱頂合攏段，從而形成無(wú)鉸拱結(jié)構(gòu)。
2.一種基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的拱肋合攏控制方法，其特征在于:在如權(quán)利要求1所述的拱肋合攏方法中使用，包括了拱肋無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制過(guò)程與拱肋無(wú)應(yīng)力曲率控制過(guò)程； 所述拱肋無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制過(guò)程包括: 在步驟SlO中，制造所述拱肋的五個(gè)節(jié)段時(shí)在工廠內(nèi)進(jìn)行無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下的試拼裝，根據(jù)試拼裝結(jié)果，確定兩個(gè)半拱段鉸接銷軸的具體位置并進(jìn)行標(biāo)記；在步驟S30中，通過(guò)豎轉(zhuǎn)提升設(shè)備調(diào)整合攏鉸中銷軸的位置，使得所述銷軸位于標(biāo)記位置處，然后固定所述兩個(gè)半拱段的鉸接位置，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度的調(diào)整控制； 所述拱肋無(wú)應(yīng)力曲率控制過(guò)程包括: 在所述步驟S30后，在合攏段處的拱肋截面下緣設(shè)置千斤頂，通過(guò)千斤頂頂推所施加的彎矩強(qiáng)迫拱肋端面繞所述銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，直到轉(zhuǎn)動(dòng)后合攏段的無(wú)應(yīng)力曲率滿足要求為止，轉(zhuǎn)動(dòng)完成后，實(shí)施步驟S40，完成步驟S40后，拆除所述千斤頂，最終實(shí)現(xiàn)了無(wú)應(yīng)力曲率的調(diào)整控制。
3.如權(quán)利要求2所述的基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的拱肋合攏控制方法，其特征在于:進(jìn)行所述拱肋無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制過(guò)程時(shí)，在所述步驟S30中、插入所述銷軸前，還可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的情況在考慮施工誤差后得出無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度的差值，進(jìn)而得到銷軸的新的具體位置，并進(jìn)行重新標(biāo)記，然后再插入所述銷軸，使得所述銷軸位于新的標(biāo)記位置處，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度的調(diào)整控制。
4.如權(quán)利要求2所述的基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的拱肋合攏控制方法，其特征在于:所述拱頂合攏段采用一種鉸合攏裝置，所述鉸合攏裝置包括分別連接所述兩個(gè)半拱段的陽(yáng)頭耳板和陰頭耳板，所述陽(yáng)頭耳板具有圓形通孔，所述陰頭耳板具有長(zhǎng)腰形通孔，插入所述銷軸后，所述銷軸穿過(guò)所述圓形通孔和長(zhǎng)腰形通孔，且通過(guò)沿所述長(zhǎng)腰形通孔做相對(duì)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)所述拱頂合攏段的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度調(diào)整，并最終通過(guò)在所述陽(yáng)頭耳板或者陰頭耳板上設(shè)置不同厚度的墊塊實(shí)現(xiàn)所述銷軸位置的固定。
5.如權(quán)利要求2所述的基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的拱肋合攏控制方法，其特征在于:在所述步驟S20中，所述提升設(shè)備通過(guò)固定連接于所述兩個(gè)半拱段的扣索豎轉(zhuǎn)提升所述兩個(gè)半拱段到預(yù)設(shè)位置；進(jìn)行所述拱肋無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制過(guò)程時(shí)，在所述步驟S30中，通過(guò)扣索的伸縮實(shí)現(xiàn)兩個(gè)半拱段鉸接位置的調(diào)節(jié)。
6.如權(quán)利要求2所述的基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的拱肋合攏控制方法，其特征在于:進(jìn)行所述拱肋無(wú)應(yīng)力曲率控制過(guò)程時(shí)，在所述步驟S30后，直至步驟S40結(jié)束，所述兩個(gè)半拱段的無(wú)應(yīng)力曲率在安裝過(guò)程中不變。
7.如權(quán)利要求2所述的基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的拱肋合攏控制方法，其特征在于:進(jìn)行所述拱肋無(wú)應(yīng)力曲率控制過(guò)程時(shí)，在所述步驟S30后，對(duì)比拱肋在三鉸拱與理論的無(wú)鉸拱兩個(gè)力學(xué)狀態(tài)下兩個(gè)拱腳合攏段和一個(gè)拱頂合攏段處的彎矩值，得到與三個(gè)合攏段無(wú)應(yīng)力曲率相對(duì)應(yīng)的頂推彎矩值，進(jìn)而選擇與該頂推彎矩值相對(duì)應(yīng)的所述千斤頂。
8.如權(quán)利要求7所述的基于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法的拱肋合攏控制方法，其特征在于:所選擇的千斤頂?shù)耐屏εc頂推彎矩值滿足以下關(guān)系:F=M/h 其中，F(xiàn)表示千斤頂?shù)耐?力；M表示頂推彎矩；h表示千斤頂?shù)戒N軸中心點(diǎn)的距離。
【文檔編號(hào)】E01D4/00GK103758044SQ201410049507
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月13日
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